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2022年全球釩工業(yè)發(fā)展報(bào)告

吳優(yōu), 陳東輝, 劉武漢, 張邦緒, 何睿

2023, 44(6): 1-8. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.001

摘要(1461) HTML (2682) PDF(290)

摘要:
從全球釩資源、產(chǎn)品、產(chǎn)能、產(chǎn)量、需求、進(jìn)出口貿(mào)易和市場(chǎng)價(jià)格等方面闡述和分析了2022年釩產(chǎn)業(yè)的整體狀況，并基于目前國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)運(yùn)行態(tài)勢(shì)對(duì)釩后市進(jìn)行了展望，認(rèn)為全球釩產(chǎn)業(yè)將進(jìn)入轉(zhuǎn)型發(fā)展新周期，我國需科學(xué)高效有序開發(fā)利用關(guān)鍵戰(zhàn)略金屬礦產(chǎn)資源中的釩；提前規(guī)劃釩產(chǎn)業(yè)綠色低碳發(fā)展路徑；未來幾年中國依舊為全球最大的釩供需市場(chǎng)，全球釩市場(chǎng)價(jià)格在多因素調(diào)控機(jī)制下，在一定區(qū)間內(nèi)呈盤整回歸態(tài)勢(shì)；釩電池儲(chǔ)能將成為支撐新能源安全穩(wěn)定應(yīng)用的重要載體之一。

攀枝花釩鈦產(chǎn)業(yè)發(fā)展思考及對(duì)策建議

羅金華

2023, 44(6): 9-16. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.002

摘要(476) HTML (541) PDF(51)

摘要:
綜合評(píng)述了攀枝花釩鈦資源價(jià)值鏈、釩鈦技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈以及產(chǎn)業(yè)聚集發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)釩鈦產(chǎn)業(yè)存在的問題及發(fā)展前景進(jìn)行了分析，結(jié)合釩鈦產(chǎn)業(yè)集群打造，提出了相關(guān)建議。認(rèn)為目前攀枝花的釩渣、鈦渣、鈦白粉等傳統(tǒng)低端產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能過剩，而釩合金、高端鈦及鈦合金等新興產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能明顯不足，生產(chǎn)規(guī)模較小。產(chǎn)業(yè)發(fā)展方式應(yīng)從增量擴(kuò)能轉(zhuǎn)向調(diào)整存量、增效提質(zhì)并舉，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)高端釩鈦功能材料，提高釩鈦產(chǎn)品附加值。釩鈦產(chǎn)業(yè)集群化發(fā)展必須重視頂層設(shè)計(jì)，強(qiáng)鏈、延鏈、補(bǔ)鏈，完善配套，將資源優(yōu)勢(shì)徹底轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)。

釩酸鹽形態(tài)分析研究

蒲宇文, 劉羲, 唐康, 徐宗源, 鄭國燦, 陳燕, 劉作華, 杜軍, 彭毅, 陶長元

2023, 44(6): 17-23. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.003

摘要(599) HTML (155) PDF(33)

摘要:
在釩渣鈣化焙燒-酸浸工藝中，產(chǎn)生的浸出液含有較多的雜質(zhì)，其含釩相的變化情況會(huì)直接影響釩的總體回收率。在不同條件下，測(cè)定釩相在浸出過程中的遷徙和轉(zhuǎn)變是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，因此研究了不同條件對(duì)釩形態(tài)的影響和轉(zhuǎn)化規(guī)律。采用軟件Visual MINTEQ 3.1模擬計(jì)算多釩酸結(jié)構(gòu)的變化情況，為不同pH下沉釩提供了理論基礎(chǔ)。使用基質(zhì)輔助激光解吸飛行時(shí)間質(zhì)譜儀(MALDI-TOF-MS)檢測(cè)釩存在形態(tài)。測(cè)試結(jié)果表明，pH值較低時(shí)，V₁₀O₂₈^6?是主要物質(zhì)，隨著pH值的增加，VO₃^?、V₄O₁₂^4?的含量增加，成為主要物質(zhì)之一；濃度導(dǎo)致相對(duì)含量發(fā)生了變化，濃度越低，VO₃^?含量越少，V₁₀O₂₈^6?含量越多；不同陰陽離子對(duì)釩形態(tài)影響不顯著。此結(jié)果豐富了釩形態(tài)研究，為釩渣中釩元素的定向轉(zhuǎn)化提供了理論基礎(chǔ)，同時(shí)也為后續(xù)沉釩工藝提供了依據(jù)，提升轉(zhuǎn)爐釩渣提釩效率。

銨釩氧化物的可控水熱合成及其儲(chǔ)鋅性能

楊智, 湯云淇, 盧超, 龔銘

2023, 44(6): 24-31. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.004

摘要(473) HTML (143) PDF(19)

摘要:
銨釩氧化物作為水系鋅離子電池正極材料具有輕質(zhì)、高容量等特點(diǎn)，但其可控合成仍面臨挑戰(zhàn)。采用乙二醇（EG）輔助調(diào)控的一步水熱法成功制備出一系列物相與形貌不同的銨釩氧化物。研究表明，當(dāng)EG添加量由0 mL增加到1.6 mL，水熱產(chǎn)物由帶狀(NH₄)₂V₆O₁₆轉(zhuǎn)變?yōu)榘魻頝H₄V₄O₁₀；當(dāng)EG添加量為18 mL時(shí)，所得產(chǎn)物為片狀(NH₄)₂V₄O₉。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，棒狀NH₄V₄O₁₀表現(xiàn)出最佳的電化學(xué)性能，其在0.1 A/g電流密度下展現(xiàn)出415.8 mAh/g的高比容量，經(jīng)過12000次循環(huán)（10 A/g電流密度下）后的容量保持率高達(dá)94.1%。NH₄V₄O₁₀卓越的電化學(xué)性能得益于其單連接的氧原子與NH₄⁺之間相互作用形成的穩(wěn)定層狀結(jié)構(gòu)，有效增強(qiáng)了其循環(huán)穩(wěn)定性，納米棒狀形貌以及明顯的電容效應(yīng)提升了其倍率性能和動(dòng)力學(xué)特性。

超聲強(qiáng)化釩鉻濾餅濕法浸出行為研究

龔倩, 王星星, 金貴炫, 黃金磊, 唐丹, 黃輝勝, 李兵, 石文兵, 林銀河, 彭浩

2023, 44(6): 32-37. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.005

摘要(458) HTML (187) PDF(14)

摘要:
釩鉻濾餅中釩主要以低價(jià)態(tài)的形式存在，在堿性條件下難以直接溶出，通過焙燒-浸出的方式進(jìn)行回收會(huì)帶來較大能耗。引入超聲對(duì)釩鉻濾餅的堿性濕法浸出過程進(jìn)行強(qiáng)化，實(shí)現(xiàn)低價(jià)釩向高價(jià)釩的氧化轉(zhuǎn)化，可提高釩的浸出率。試驗(yàn)研究了氫氧化鈉用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)液固比和攪拌轉(zhuǎn)速等參數(shù)對(duì)釩浸出率的影響，結(jié)果表明，引入超聲技術(shù)可以有效強(qiáng)化釩鉻濾餅的濕法浸出過程，提高釩的浸出率。與直接堿性浸出相比，超聲強(qiáng)化浸出過程可以使釩的浸出率提高34個(gè)百分點(diǎn)。在最佳反應(yīng)條件下（氫氧化鈉用量為m(NaOH)/m(釩鉻濾餅)=0.5 g/g，反應(yīng)溫度為90 ℃，攪拌轉(zhuǎn)速為500 r/min，反應(yīng)時(shí)間為60 min，液固比為5 mL/g，超聲頻率為40 kHz），釩的浸出率可達(dá)96.9%。

沉釩過程合格液成分與五氧化二釩成分的多元相關(guān)影響分析

伍金樹, 饒玉忠, 伍珍秀, 蔣霖

2023, 44(6): 38-45. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.006

摘要(412) HTML (150) PDF(18)

摘要:
通過Pearson系數(shù)統(tǒng)計(jì)方法、概率密度分析方法和概率密度累積分布分析方法研究沉釩過程合格液中磷、鐵、錳、硅、釩等元素對(duì)五氧化二釩成分的多元相關(guān)影響。結(jié)果表明，合格液中P、Mn含量與五氧化二釩中P含量的Pearson系數(shù)分別為0.6847、0.6663，線性相關(guān)程度最高；合格液中Mn與五氧化二釩中Mn的Pearson系數(shù)為0.3612，合格液中Fe與五氧化二釩中Si的Pearson系數(shù)為0.3564，具有一定的線性相關(guān)；合格液中P與五氧化二釩中Si的Pearson系數(shù)為?0.3291，合格液中V與五氧化二釩中P的Pearson系數(shù)為?0.2259，具有一定的負(fù)線性相關(guān)。合格液中其余元素含量與五氧化二釩中元素含量的Pearson系數(shù)的絕對(duì)值均小于0.16，說明相關(guān)性不強(qiáng)。五氧化二釩和合格液中P、Mn、Fe、Si、V含量均不服從正態(tài)分布，反映出統(tǒng)一樣本過程不穩(wěn)定，即生產(chǎn)過程不穩(wěn)定，因此減少合格液成分異常波動(dòng)，規(guī)避沉釩過程中對(duì)五氧化二釩質(zhì)量產(chǎn)生較大影響的因素，可以提高五氧化二釩成分的穩(wěn)定性。該研究為生產(chǎn)合格五氧化二釩提供了一定的理論技術(shù)支撐。

高強(qiáng)β鈦合金的研究現(xiàn)狀與展望

王安東, 相志磊, 周宗熠, 馬小昭, 韓竟俞, 陳子勇

2023, 44(6): 46-57. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.007

摘要(2285) HTML (591) PDF(214)

摘要:
對(duì)于鈦合金來說，合金元素的種類以及含量對(duì)合金性能有很大的影響。而對(duì)于β鈦合金，主要問題是如何選擇β穩(wěn)定元素以及控制β穩(wěn)定元素的添加量。綜述了不同合金元素對(duì)β鈦合金的影響，并總結(jié)了國內(nèi)外高強(qiáng)β鈦合金的發(fā)展過程及現(xiàn)狀。重點(diǎn)介紹了美國的Ti-1023、β21-S和俄羅斯的BT22、Ti-5553以及中國的Ti-5523合金。此外，從添加小尺寸間隙元素來控制合金相的大小、形態(tài)及種類的角度，對(duì)提升β鈦合金強(qiáng)度進(jìn)行了展望，以期使β鈦合金的強(qiáng)度進(jìn)一步提高。最后總結(jié)了β鈦合金發(fā)展過程中遇到的困難及β鈦合金可能的發(fā)展方向。

真空電磁定向凝固制備高純TiSi₂和共晶Si-Ti合金的研究

張亞坤, 雷云, 馬文會(huì)

2023, 44(6): 58-63. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.008

摘要(507) HTML (148) PDF(19)

摘要:
為了制備高純TiSi₂和共晶Si-Ti合金，研究新采用真空電磁定向凝固技術(shù)對(duì)Ti-Si合金進(jìn)行了相分離與提純。結(jié)果表明，真空電磁定向凝固技術(shù)可以有效地提純Ti-Si合金；Fe、Mn和Al雜質(zhì)通過其在固-液界面上的分凝效應(yīng)去除(富集在頂部)；Ca和Mg雜質(zhì)由于蒸氣壓明顯高于Si和Ti，因此可以通過真空揮發(fā)去除。Ti-56%Si合金(純度96%)經(jīng)真空電磁定向凝固后，在坩堝下部分離得到致密的TiSi₂合金，而上部則分離得到物相均勻的共晶Si-Ti合金。由此制備的TiSi₂純度達(dá)到99.4%，共晶Si-Ti合金純度達(dá)到99.1%(僅考慮主要雜質(zhì)Fe、Mn、Ca、Mg和Al條件下)。

Ti-Al-Mo-V-Cr系新型高強(qiáng)耐磨β鈦合金熱變形與熱處理研究

岳顆, 孫迎軍, 彭力, 林崇智

2023, 44(6): 64-69. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.009

摘要(461) HTML (135) PDF(19)

摘要:
以Ti-Al-Mo-V-Cr系高強(qiáng)耐磨新型β鈦合金為試驗(yàn)對(duì)象，研究了該新型β鈦合金在不同變形條件下的熱變形行為，分析了熱處理工藝對(duì)新型β鈦合金板材力學(xué)性能和顯微組織的影響。結(jié)果表明，熱壓縮試驗(yàn)中變形速率越低，變形溫度越高，合金熱變形抗力就越小；再結(jié)晶晶粒數(shù)量隨變形速率的降低而明顯增加，再結(jié)晶晶粒尺寸隨變形溫度的降低而明顯減小。熱處理試驗(yàn)中采用合適的熱處理工藝有效改善了冷軋板材的組織和力學(xué)性能，低溫時(shí)效與高溫退火工藝可以使板材的抗拉強(qiáng)度分別達(dá)到1686 MPa與1569 MPa，洛氏硬度（HRC）均保持在50以上。

鑄造燒結(jié)法制備TiC顆粒增強(qiáng)鐵基復(fù)合材料的磨損性能

孫雪莉, 王帥, 劉晨宇, 付志強(qiáng), 鄭開宏, 王娟, 柯志敏

2023, 44(6): 70-75. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.010

摘要(508) HTML (168) PDF(21)

摘要:
通過鑄造燒結(jié)法制備TiC顆粒增強(qiáng)高鉻鑄鐵基復(fù)合材料，采用EDS、SEM等檢測(cè)手段研究增強(qiáng)顆粒對(duì)材料顯微組織和磨損行為的影響規(guī)律。結(jié)果表明，與高鉻鑄鐵相比，復(fù)合材料中由于TiC顆粒的存在使其洛氏硬度(HRC)從49提高到了60。在磨損過程中，高鉻鑄鐵表面的M₇C₃型碳化物在磨粒的反復(fù)作用下出現(xiàn)了明顯的裂紋，并逐漸向基體內(nèi)擴(kuò)展。破碎后的碳化物容易脫落，不能有效阻止磨粒在材料表面的犁削作用，加劇了材料的磨損。而在復(fù)合材料中，隨著較軟的基體相優(yōu)先被磨料削除，會(huì)裸露出大量的TiC顆粒。這些表面凸起的TiC顆粒承擔(dān)磨粒的主要破壞作用，從而有效保護(hù)基體材料。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在相同的磨損條件下，復(fù)合材料的耐磨性與高鉻鑄鐵相比提高了1.95倍。

稀土對(duì)HA/Ti復(fù)合材料力學(xué)及生物活性影響的研究

范興平, 楊成

2023, 44(6): 76-80. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.011

摘要(435) HTML (163) PDF(8)

摘要:
為進(jìn)一步改善HA/Ti復(fù)合材料的性能，以HA粉及商用Ti粉為原料，分別加入一定量的不同稀土化合物（CeO₂、LaF₃及SrO），利用粉末冶金方法制備了稀土增強(qiáng)型HA/Ti生物復(fù)合材料。借助X射線衍射儀（XRD）、掃描電鏡（SEM）、金相顯微鏡及萬能力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，探究了三種稀土元素對(duì)HA/Ti復(fù)合材料組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能及生物活性的影響。結(jié)果表明，分別添加0.3%的CeO₂、LaF₃及SrO稀土化合物所得的三種復(fù)合材料的力學(xué)性能均得以改善，其抗壓強(qiáng)度分別為47、91 MPa和40 MPa，而未添加稀土的HA/Ti復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度僅為34 MPa；且LaF₃還能進(jìn)一步改善復(fù)合材料的生物活性，但添加CeO₂和SrO未能改善其生物活性。

SPS燒結(jié)工藝對(duì)TiC/6061Al復(fù)合材料顯微結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響

張洋, 劉燦森, 王娟, 田卓, 鄭開宏, 柯志敏

2023, 44(6): 81-87. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.012

摘要(385) HTML (127) PDF(14)

摘要:
采用低速臥式球磨法和放電等離子燒結(jié)法（SPS）制備了2％TiC/6061Al復(fù)合材料，利用光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、顯微硬度儀和拉伸試驗(yàn)研究了不同燒結(jié)溫度和壓力對(duì)該復(fù)合材料致密度、顯微結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)燒結(jié)溫度為500 ℃時(shí)，燒結(jié)不充分，顆粒之間結(jié)合不緊密，導(dǎo)致復(fù)合材料致密度過低；當(dāng)燒結(jié)溫度為550 ℃時(shí)，超過了Al基體的熔點(diǎn)，少部分熔融Al飛濺并溢出模具，導(dǎo)致模具內(nèi)壓力不平衡，從而降低了復(fù)合材料致密度。復(fù)合材料致密度和力學(xué)性能隨著燒結(jié)壓力的增大而增大，故選取模具所能承受的最大壓力作為最佳燒結(jié)壓力。故當(dāng)燒結(jié)溫度為525 ℃、燒結(jié)壓力為40 MPa時(shí)，該復(fù)合材料的致密度、硬度和強(qiáng)度均達(dá)到最大值。

攀西地區(qū)某選礦廠鈦精礦提質(zhì)浮選試驗(yàn)研究

蘇馨, 胡厚勤, 王洪彬

2023, 44(6): 88-92. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.013

摘要(432) HTML (198) PDF(25)

摘要:
攀西地區(qū)某選廠浮鈦精礦品位為46.84%，其中脈石礦物SiO₂、CaO不利于后續(xù)氯化法制鈦白粉。加入抑制劑（酸化水玻璃、硫酸、水玻璃、氟硅酸鈉以及木質(zhì)素），均可有效抑制脈石礦物上浮，提高鈦精礦品位，其中硫酸和木質(zhì)素效果較好，綜合成本確定硫酸為提質(zhì)浮選抑制劑。采用一次浮選流程考察攪拌時(shí)間、硫酸用量、捕收劑用量對(duì)最終鈦精礦品位和回收率的影響，確定攪拌時(shí)間10 min、硫酸用量2000 g/t、MOH用量2000 g/t為最佳浮選條件。在最佳浮選條件下，經(jīng)過一粗一精浮選流程，可將鈦精礦品位由46.84%提升至50.04%，鈦精礦回收率為41.93%，且CaO+SiO₂≤1.5%，滿足提質(zhì)要求。

轉(zhuǎn)爐鋼渣鋁熱還原回收有價(jià)元素?zé)崃W(xué)分析

曹磊, 石家豪, 高宇寧

2023, 44(6): 93-97. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.014

摘要(443) HTML (192) PDF(22)

摘要:
針對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼渣中鐵、磷、錳及硅等有價(jià)元素的回收及鋼渣資源化利用的問題，通過Factsage8.2軟件熱力學(xué)計(jì)算系統(tǒng)分析了轉(zhuǎn)爐鋼渣鋁熱還原回收有價(jià)元素的熱力學(xué)條件和影響規(guī)律。結(jié)果表明，轉(zhuǎn)爐鋼渣的堿度對(duì)鋁熱還原回收FeO、P₂O₅、MnO的影響不大，提高轉(zhuǎn)爐鋼渣堿度有利于SiO₂的還原回收；溫度變化對(duì)FeO、P₂O₅、MnO回收的影響也不大，但是溫度升高不利于轉(zhuǎn)爐鋼渣中SiO₂的還原。當(dāng)轉(zhuǎn)爐鋼渣堿度為3.18，溫度為1873 K、w(Al/Slag)=20%時(shí)，鋁熱還原轉(zhuǎn)爐鋼渣回收有價(jià)元素的效果相對(duì)最佳，轉(zhuǎn)爐鋼渣中的FeO、P₂O₅、MnO、SiO₂的還原率高達(dá)100%、100%、99.97%、98.12%。這為轉(zhuǎn)爐鋼渣鋁熱還原回收有價(jià)元素及鋼渣資源化利用提供重要的研究基礎(chǔ)。

釩鈦鐵尾礦基高強(qiáng)燒結(jié)透水磚的制備及性能

吳平川, 劉治兵, 劉婧, 平浩巖, 馬錦濤, 王長龍, 鄭永超, 荊牮霖, 齊洋, 翟玉新, 劉楓

2023, 44(6): 98-109. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.015

摘要(338) HTML (183) PDF(12)

摘要:
以釩鈦鐵尾礦為主要原料制備高強(qiáng)燒結(jié)透水磚，采用正交試驗(yàn)法、X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）和能譜分析 (EDS)研究了釩鈦鐵尾礦高強(qiáng)燒結(jié)透水磚的基本性能、燒結(jié)機(jī)理。結(jié)果表明，當(dāng)燒結(jié)透水磚中釩鈦鐵尾礦摻量為77%，燒結(jié)溫度為1070 ℃，保溫時(shí)間110 min時(shí)，燒制的產(chǎn)品抗壓強(qiáng)度和透水系數(shù)分別達(dá)到65.7 MPa和0.063 cm/s，符合《透水磚》 (JC/T 945-2005) 中Cc60級(jí)產(chǎn)品的要求；高強(qiáng)燒結(jié)透水磚燒結(jié)后的產(chǎn)物為透輝石（CaMgSi₂O₆）和普通輝石（Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)₂O₆）。隨著燒結(jié)溫度和保溫時(shí)間的延長，低熔點(diǎn)元素P、Na、K溶出，燒結(jié)產(chǎn)物中Fe、Al元素的含量增多，透輝石中的多數(shù)Ca²⁺被Fe³⁺置換，使得普通輝石成為主晶相。燒結(jié)產(chǎn)物中的孔洞隨著燒結(jié)溫度的提高，發(fā)生了由大小不一的密閉孔→孔徑不規(guī)則的聯(lián)通孔→不規(guī)則塌陷孔→孔徑小且均勻圓形孔的變化，這種變化為高強(qiáng)燒結(jié)透水磚的透水性提供了保障。該研究提高了釩鈦鐵尾礦的利用率，為釩鈦鐵尾礦的大規(guī)模應(yīng)用提供了新途徑。

工業(yè)鈦石膏的除鐵工藝技術(shù)研究

彭沐森, 何琳, 李海艷, 羅建洪

2023, 44(6): 110-116. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.016

摘要(454) HTML (223) PDF(27)

摘要:
針對(duì)硫酸酸浸鈦石膏進(jìn)行除鐵工藝研究，去除鈦石膏中的鐵離子雜質(zhì)，實(shí)現(xiàn)鈦石膏純度和白度的有效改善，為鈦石膏下游產(chǎn)品的開發(fā)利用提供充足的原料。試驗(yàn)研究了固液比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、轉(zhuǎn)速、粒度和硫酸濃度等不同酸浸條件下的除鐵效果，獲得適宜的工藝條件，結(jié)合其物相、微觀相貌、粒度分布等屬性的變化情況，同時(shí)探討了鈦石膏除雜機(jī)理。結(jié)果表明，在鈦石膏硫酸酸浸除雜過程中，適宜的工藝條件為：固液比為 1：10 g/g、反應(yīng)溫度為70 ℃、反應(yīng)時(shí)間為60 min、SO₄^2?質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7%、轉(zhuǎn)速為 400 r/min、粒度為150 μm，此時(shí)鈦石膏除鐵率可達(dá)到94%，白度有了明顯的改善。

燒結(jié)過程中鐵礦粉粒度組成對(duì)適宜黏結(jié)相量的影響

范欣生, 都昱, 郭興敏

2023, 44(6): 117-125. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.017

摘要(370) HTML (230) PDF(9)

摘要:
鐵酸鈣是高堿度燒結(jié)礦的主要黏結(jié)相，其生成量與燒結(jié)礦質(zhì)量有著密切關(guān)系，而適宜的黏結(jié)相量也是燒結(jié)過程中節(jié)能降碳的一個(gè)重要因素。以鐵酸一鈣（CF）為初始黏結(jié)相，用赤鐵礦（Fe₂O₃）模擬鐵礦粉，研究鐵礦粉粒度組成對(duì)燒結(jié)中適宜的黏結(jié)相量的影響。結(jié)果表明，隨著鐵礦粉粒級(jí)的增加，獲得同一抗壓強(qiáng)度時(shí)燒結(jié)試樣所需的黏結(jié)相量增加。相同粒度范圍下，隨著CF含量增加，抗壓強(qiáng)度呈先增大后減小的變化趨勢(shì)，其最大值對(duì)應(yīng)于該粒度下適宜的黏結(jié)相量。不同粒級(jí)范圍下，隨著Fe₂O₃粒級(jí)的增加，最大抗壓強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。同時(shí)，適宜黏結(jié)相量向增加方向偏移。試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，CF與Fe₂O₃反應(yīng)有低熔點(diǎn)液相—高鐵鐵酸鈣（Ca_3.6Fe_14.4O_25.2）生成，增加了燒結(jié)中黏結(jié)相量。新相Ca_3.6Fe_14.4O_25.2的生成隨著CF含量增加和Fe₂O₃粒級(jí)減小而增加，揭示了初始黏結(jié)相與實(shí)際黏結(jié)相生成量的關(guān)系。

攀鋼細(xì)粒級(jí)高品位釩鈦磁鐵精礦燒結(jié)試驗(yàn)研究

王禹鍵, 胡鵬

2023, 44(6): 126-132. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.018

摘要(342) HTML (138) PDF(15)

摘要:
針對(duì)高品位釩鈦磁鐵礦的理化性能，開展了單燒對(duì)比試驗(yàn)、高品位礦不同替代配比試驗(yàn)和最高替代配比條件下燒結(jié)燃料配比、混合料水份及料層厚度對(duì)燒結(jié)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的參數(shù)尋優(yōu)正交試驗(yàn)研究，試驗(yàn)研究表明，高品位礦具有高鐵、低硅鈦、粒度更細(xì)的特點(diǎn)，且對(duì)混合料水分控制非常敏感。隨著燒結(jié)中高品位礦配比提高，燒結(jié)指標(biāo)綜合評(píng)分呈降低趨勢(shì)，對(duì)該種燒結(jié)礦的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的影響從大到小依次是水分、燃料配比、料層厚度，實(shí)驗(yàn)室得到的該種燒結(jié)礦最優(yōu)燒結(jié)條件為混合料水6.5%，燃料比4.2%，料層厚度670 mm。工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明，在燒結(jié)中配加20%的該種礦物，燒結(jié)礦TFe品位提高0.8個(gè)百分點(diǎn)， TiO₂含量降低0.6個(gè)百分點(diǎn)，轉(zhuǎn)鼓指數(shù)基本不變，燒結(jié)煙氣中SiO₂濃度降低22%。

1800 MPa級(jí)超高強(qiáng)熱成形鋼組織性能演變及奧氏體化工藝制度研究

劉爽, 陳慧琴, 曹苗, 車鑫, 楊帆, 馮毅

2023, 44(6): 133-138. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.019

摘要(306) HTML (296) PDF(10)

摘要:
對(duì)不同奧氏體化溫度及保溫時(shí)間條件下的1800 MPa級(jí)超高強(qiáng)熱成形鋼組織性能演變進(jìn)行了試驗(yàn)研究，確定了最佳的熱成形奧氏體化工藝制度。結(jié)果表明，當(dāng)奧氏體化溫度及保溫時(shí)間分別達(dá)到840 ℃、3 min時(shí)，1800 MPa級(jí)超高強(qiáng)熱成形鋼淬火后的組織均為馬氏體，且馬氏體組織隨著奧氏體化溫度的升高及保溫時(shí)間的增加逐漸粗大，抗拉強(qiáng)度逐漸下降。當(dāng)奧氏體化溫度為840 ℃時(shí)，抗拉強(qiáng)度、伸長率及強(qiáng)塑積分別可以達(dá)到1861.3 MPa、6.88%、12.81 GPa·%；當(dāng)保溫時(shí)間為3 min時(shí)，抗拉強(qiáng)度、伸長率及強(qiáng)塑積分別可以達(dá)到1851.28 MPa、6.84%、12.66 GPa·%。最佳奧氏體化工藝制度為：奧氏體化溫度840 ℃，保溫時(shí)間3 min。

CaF₂在不同酸堿性CaO-Al₂O₃基保護(hù)渣中的作用研究

施怡, 亓捷, 劉承軍, 姜茂發(fā)

2023, 44(6): 139-148. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.020

摘要(469) HTML (151) PDF(15)

摘要:
采用新型CaO-Al₂O₃基結(jié)晶器保護(hù)渣進(jìn)行高鋁鋼澆鑄，可有效抑制鋼液中Al與渣中組元的界面反應(yīng)。但是，澆鑄過程中仍存在著結(jié)晶性能強(qiáng)、傳熱不均等問題。助熔劑是調(diào)整熔渣理化性能的關(guān)鍵因素之一。基于此，系統(tǒng)研究了典型助熔劑CaF₂對(duì)不同酸堿性CaO-Al₂O₃基保護(hù)渣微觀結(jié)構(gòu)、黏度及結(jié)晶物相的影響。結(jié)果表明，在近中性CaO-Al₂O₃基保護(hù)渣中加入CaF₂后，析晶物相由Ca₁₂Al₁₄O₃₃+Ca₃Al₂O₆轉(zhuǎn)變?yōu)镃a₁₂Al₁₄O₃₂F₂+LiAlO₂+CaF₂，LiAlO₂的析出可導(dǎo)致轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度上升，升幅約175 ℃，熔渣高溫段黏度基本保持不變。在偏堿性CaO-Al₂O₃基保護(hù)渣中加入CaF₂后，析晶物相由Ca₃Al₂O₆+CaO轉(zhuǎn)變?yōu)镃a₁₂Al₁₄O₃₂F₂+LiAlO₂+CaF₂，單一CaO的過早析出得到有效抑制，轉(zhuǎn)折點(diǎn)溫度降低約70 ℃，高溫段黏度明顯減小。

考慮應(yīng)變、應(yīng)變率和溫度耦合作用下航空不銹鋼0Cr17Ni4Cu4Nb本構(gòu)模型的建立

張繼林, 張又銘, 羅文翠, 易湘斌, 唐林虎, 姚家寶

2023, 44(6): 149-159. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.021

摘要(568) HTML (193) PDF(18)

摘要:
航空不銹鋼0Cr17Ni4Cu4Nb具有優(yōu)良的特性，廣泛應(yīng)用在各個(gè)機(jī)械的重要零部件上，零件的加工過程伴隨著大應(yīng)變、高溫和高應(yīng)變率，基于此考慮耦合關(guān)系建立能夠真實(shí)反映切削力學(xué)性能的本構(gòu)模型，為切削仿真提供可靠的數(shù)據(jù)。以航空不銹鋼0Cr17Ni4Cu4Nb為研究對(duì)象，利用萬能試驗(yàn)機(jī)（UTM5305）和高溫分離式霍普金森試驗(yàn)裝置（Split Hopkinson Pressure Bar，SHPB，ALT1000）分別進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗(yàn)（溫度為25 ℃，應(yīng)變率為0.1、0.01、0.001s^?1）和動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)（溫度為25、350、500、650 ℃，應(yīng)變率為750、1500、2000、2600、3500、4500 s^?1），獲得該材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系，并分析其力學(xué)性能，結(jié)果表明該材料具有應(yīng)變硬化效應(yīng)、溫度軟化效應(yīng)、應(yīng)變率強(qiáng)化效應(yīng)和增塑效應(yīng)。綜合應(yīng)變、應(yīng)變率和溫度三者相互作用，建立耦合作用下的Johnson-Cook（JC）本構(gòu)方程，統(tǒng)計(jì)分析了試驗(yàn)數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)（原JC本構(gòu)方程和修正JC本構(gòu)方程數(shù)據(jù)），原JC本構(gòu)方程的相關(guān)系數(shù)（R）和平均相對(duì)誤差（AARE）分別為0.96833和4.77%；修正JC本構(gòu)方程的相關(guān)系數(shù)（R）和平均相對(duì)誤差（AARE）分別為0.987513和0.51%，表明修正JC本構(gòu)方程更加準(zhǔn)確、可靠預(yù)測(cè)高應(yīng)變率下應(yīng)力應(yīng)變的關(guān)系。

時(shí)效溫度對(duì)Monel K500合金微觀結(jié)構(gòu)與性能的影響

賈雪梅, 王杰, 劉庭耀, 鄭淮北, 王勤英, 西宇辰, 董立謹(jǐn)

2023, 44(6): 160-166. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.022

摘要(525) HTML (186) PDF(26)

摘要:
采用固溶+時(shí)效工藝對(duì)Monel K500合金進(jìn)行了時(shí)效處理，通過顯微硬度和拉伸性能測(cè)試，以及OM、SEM、TEM、XRD等分析表征，研究了時(shí)效溫度對(duì)Monel K500合金組織結(jié)構(gòu)以及性能的影響。結(jié)果表明，時(shí)效處理后形成的多邊形TiC顆粒強(qiáng)化相主要分布在晶界處，同時(shí)晶界處Al元素含量增多，過飽和固溶體發(fā)生脫溶分解，Al、Ti元素以Ni₃(Al, Ti)第二相形式析出，合金硬度與強(qiáng)度提高。經(jīng)電化學(xué)腐蝕后，該合金生成腐蝕產(chǎn)物NiO和CuO。隨著時(shí)效溫度的升高，第二相含量逐漸增加，但過高的溫度導(dǎo)致第二相長大，故時(shí)效溫度為560～700 ℃時(shí)，強(qiáng)化效果隨著溫度升高呈先升高后降低趨勢(shì)。時(shí)效溫度為630 ℃時(shí)，合金的硬度（HV）為329.26，強(qiáng)度994.56 MPa，均達(dá)到最大值，但耐腐蝕性能在該溫度下反而有所降低。

低碳馬氏體不銹鋼顯微組織和碳化物演變對(duì)刀具使用性能的影響

李國慶, 盧廣義, 提唱, 林思圍, 劉文樂, 王學(xué)林, 尚成嘉, 關(guān)文杰, 郭福建

2023, 44(6): 167-171. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.023

摘要(553) HTML (178) PDF(10)

摘要:
為研究碳化物的分布、種類與刀具鋒利度之間的關(guān)系，分別對(duì)30Cr13材料刀具的淬火態(tài)和回火態(tài)進(jìn)行了鋒利度測(cè)試和顯微組織表征。結(jié)果分析表明，經(jīng)過300 ℃、30 min回火處理后的刀具，其初始鋒利度下降了34.6%，累計(jì)切割厚度下降了26.4%。但回火態(tài)的刀具單次切割下?lián)p失的鋒利度值更小，有更好的耐用性。其原因是回火后M23C6型碳化物大量析出，通過彌散強(qiáng)化增強(qiáng)了耐磨性，而淬火馬氏體中的碳減少，硬度下降，刀具鋒利度降低。

低碳微合金鋼熱軋帶狀組織演變行為的研究

王博, 李書恒, 莫超群, 張慶軍

2023, 44(6): 172-178. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.024

摘要(409) HTML (176) PDF(15)

摘要:
低碳微合金鋼在軋制過程中經(jīng)常出現(xiàn)帶狀組織缺陷，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和使用性能都有著重要的影響。以某廠Q345熱軋板坯為研究對(duì)象，通過對(duì)元素偏析，軋件熱軋過程不同軋制道次、不同位置帶狀組織演變行為進(jìn)行分析,結(jié)果表明，枝晶間溶質(zhì)元素偏析是導(dǎo)致帶狀組織形成的本質(zhì)原因。同時(shí)發(fā)現(xiàn)不同軋制道次和不同位置軋材，帶狀組織尺寸有著明顯差異。不同軋制道次，相同位置的帶狀組織，壓下率越大，帶狀組織越細(xì)小，壓下率為50%時(shí)，中心帶狀組織寬度約為175 μm；壓下率為67%時(shí)，中心帶狀組織寬度約為75 μm。相同軋制道次下，不同軋件位置的帶狀組織比較，可以發(fā)現(xiàn)厚度中心位置帶狀組織最為粗大，表面處最為細(xì)小。

CoCrFeNiMn高熵合金拉伸力學(xué)性能和塑性變形機(jī)理對(duì)尺寸的依賴研究

安敏榮, 姚俊凡, 陳軒, 王博, 呂江藝, 朱志浩, 權(quán)凱, 李藤

2023, 44(6): 179-185. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.025

摘要(631) HTML (181) PDF(23)

摘要:
采用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法研究了不同橫截面尺寸的CoCrFeNiMn高熵合金在拉伸載荷下的力學(xué)性能。模擬采用修正的嵌入原子勢(shì)函數(shù)描述Co、Cr、Fe、Ni和Mn原子之間的相互作用。研究表明，CoCrFeNiMn高熵合金的拉伸性能和變形機(jī)制依賴于橫截面的尺寸。峰值應(yīng)力在橫截面尺寸為7.00 nm時(shí)，出現(xiàn)了臨界值，這與其中位錯(cuò)成核點(diǎn)的數(shù)目相關(guān)。隨著橫截面尺寸增加，塑性變形機(jī)制從非晶化主導(dǎo)轉(zhuǎn)變?yōu)槲诲e(cuò)滑移和FCC結(jié)構(gòu)向HCP結(jié)構(gòu)的相變主導(dǎo)。該研究結(jié)果對(duì)于設(shè)計(jì)和制備高性能的高熵合金具有一定的科學(xué)價(jià)值和指導(dǎo)意義。

DH＆DP鋼顯微組織、力學(xué)性能及形變機(jī)制差異研究

周莉, 薛仁杰, 曹曉恩, 文才君

2023, 44(6): 186-191. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.026

摘要(486) HTML (169) PDF(20)

摘要:
采用高速拉伸試驗(yàn)、綜合成形試驗(yàn)、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡（SEM）、X射線衍射（XRD）、電子背散射衍射（EBSD）等表征方法研究了DH780與DP780冷軋雙相鋼組織性能差異。研究表明，DH780與DP780顯微組織差異關(guān)鍵在于是否存在殘余奧氏體，前者存在約5.1%殘余奧氏體，呈塊狀、薄膜狀、鏈狀與細(xì)小粒狀位于相界面與鐵素體晶界處，在變形過程中具有顯著TRIP效應(yīng)，同時(shí)殘余奧氏體具有更多滑移系可有效減緩位錯(cuò)塞積、延緩應(yīng)力集中與裂紋源的形成，使得DH780較DP780具有更優(yōu)良的強(qiáng)塑積及擴(kuò)孔性能。高速拉伸試驗(yàn)表明，DH780較DP780具有更高的應(yīng)變速率敏感性特征；隨著應(yīng)變速率的提升，DH780強(qiáng)塑積增加至38.83 GPa·%，吸能性能顯著增強(qiáng)。

600 MPa級(jí)Ti、Nb析出強(qiáng)化車輪鋼接頭硬度及熱影響區(qū)軟化行為分析

董現(xiàn)春, 劉新垚, 蔡寧, 張大偉, 張俠洲, 李學(xué)濤

2023, 44(6): 192-197. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.027

摘要(281) HTML (121) PDF(7)

摘要:
采用連續(xù)閃光對(duì)焊技術(shù)，焊接600 MPa級(jí)Ti，Nb析出強(qiáng)化車輪鋼，制造22.5×9.0車輪的輪輞。采用氣體保護(hù)焊技術(shù)，焊接輪輞與輪輻的搭接接頭。輪輞閃光對(duì)焊接頭在擴(kuò)口工序出現(xiàn)開裂、輥型工序出現(xiàn)減薄、擴(kuò)張工序出現(xiàn)開裂，綜合報(bào)廢率37%。車輪徑向疲勞試驗(yàn)80萬轉(zhuǎn)時(shí)，輪輞與輪輻搭接焊縫發(fā)生焊根部位的疲勞開裂。對(duì)車輪鋼接頭的斷口、組織、硬度、析出相進(jìn)行分析。結(jié)果表明，對(duì)焊接頭硬度呈現(xiàn)“馬鞍形”局部軟化特征，搭接接頭硬度呈現(xiàn)“盆地形”局部軟化特征。熱影響區(qū)中，過熱區(qū)晶粒長大，20 nm以下第二相粒子大量溶解，正火區(qū)晶粒長大，20 nm以下第二相粒子消失伴隨20 nm以上第二相粒子熟化，造成熱影響區(qū)軟化。

高碳鉻軸承鋼中初生碳化物尺寸的預(yù)測(cè)研究

馮乾, 曾亞南, 李俊國, 王一同, 王亞軍, 唐國章

2023, 44(6): 198-204. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2023.06.028

摘要(330) HTML (100) PDF(16)

摘要:
采用Thermo-Calc熱力學(xué)計(jì)算軟件對(duì)軸承鋼凝固過程相轉(zhuǎn)變規(guī)律、初生碳化物物相類型、初生碳化物析出溫度進(jìn)行熱力學(xué)分析?；赟cheil偏析模型和Goto模型對(duì)軸承鋼凝固過程中初生碳化物粒子尺寸進(jìn)行預(yù)測(cè)，并通過熱模擬試驗(yàn)和碳化物顯微形貌定量分析對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。計(jì)算結(jié)果表明，軸承鋼凝固過程初生碳化物為（Fe，Cr）C型碳化物，析出溫度為1158 ℃。其析出行為主要是凝固末端殘留液相中C和Cr元素偏析所引起的，當(dāng)固相率為0.92時(shí)，殘留液相中C元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到4.12%；殘留液相中的Cr元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到2.59%，初生碳化物尺寸為8.2 μm。此外，鋼液中C元素的增加可以使初生碳化物析出溫度提高，初生碳化物尺寸增大。但是，凝固過程中初生碳化物的尺寸主要是由冷卻速率決定的，當(dāng)冷卻速率由0.2 ℃/s增加到3 ℃/s時(shí)，初生碳化物最大尺寸由19.25 μm減小至5.02 μm，其影響機(jī)制是冷卻速率增大會(huì)使初生碳化物晶體各界面附近原子擴(kuò)散速率降低，使得碳化物晶體各界面各向異性生長受阻，最終導(dǎo)致初生碳化物尺寸減小。

留言板

2023年第44卷第6期

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